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10 wegweisende neue Konzepte für Weltraumfahrzeuge
Die aufregendsten Konzepte sind in der Regel die am weitesten vom Erfolg entfernten. Aber wenn unsere Vorfahren das Unwahrscheinliche nicht erforscht hätten, wären wir niemals über das Meer der Beschaulichkeit gesprungen oder hätten Protonen zu Staub zerschlagen. In ähnlicher Weise werden wir die äußeren Planeten oder offenen Themenparks auf dem Mars niemals erleben können, wenn wir das Unwahrscheinliche heute nicht annehmen.
10Swarm Flyby Gravimetrie
Während die meisten Satelliten größer werden, schlägt der Raumfahrtingenieur Justin Atchison vor, kleiner zu werden. Er wurde von der NASA mit einem Phase-I-Stipendium für die Entwicklung seiner vorgeschlagenen Swarm Flyby-Gravimetrie ausgezeichnet. Das hört sich unglaublich bedrohlich an, aber die Schwärme sind eigentlich Schulen von entzückend kleinen Sonden. Dies war eines der zwölf Projekte, die die NASA auf einem kürzlich abgehaltenen Symposium für fortschrittliche Explorationskonzepte vorläufig erhalten hatte.
Die Schwärme sind ideal, um einige der kleinsten Körper unseres Sonnensystems zu untersuchen. Die nahezu nicht vorhandene Schwerkraft dieser Körper hat sie nicht entdeckt. Ohne die Schwerkraft als metaphorische Saite zwischen Ball und Paddel, schießen sie mit einiger Geschwindigkeit aneinander vorbei. Kleine Roboter bieten eine Lösung. Und Atchison will sie auf kleine Asteroiden werfen.
Es ist schwierig, die Masse winziger Raumbrocken zu ermitteln. So feuert eine größere Muttersonde einen Haufen Schuss reflektierender Babysonden direkt in das Gesicht eines Asteroiden. Die vielen verstreuten Flugbahnen der Nanosonden werden digital kombiniert, um das Schwerefeld des Körpers zu extrapolieren. Und es ist äußerst effizient, da eine einzige Charge billiger Nanosonden die Arbeit vieler herkömmlicher Vorbeiflüge leistet. Die von den winzigen Asteroiden übermittelten Daten liefern chemische Signaturen und Hinweise auf innere Strukturen.
9TALISE: Paddelboote auf Titan
Obwohl Europa und der Mars auf der Suche nach Außerirdischen die meiste Liebe bekommen, kann Saturns größter Mond, Titan, die interessantesten Außerirdischen leise beherbergen. Europa hat einen Salzwasser-Ozean, und wir wissen, dass der frühe Mars für die jugendliche Erde hätte passieren können. Bei -180 Grad Celsius haben die Meere des Titans Wasser gegen flüssigen Kohlenwasserstoff ausgetauscht. Wenn also eine Lebensform in dieser absurden Umgebung entstanden wäre, hätte sie eine einzigartige Struktur.
Konventionelle Rover werden nicht nass. Um diese gruseligen Lebensformen zu finden, müssen wir die Methanmeere mit einem Paddelboot ausüben. TALISE wurde von einer Kooperative spanischer Ingenieure und Astrobiologen entworfen und erscheint aus einem Playskool-Katalog. Sein Schicksal liegt jedoch im Herzen von Ligeia Mare, dem zweitgrößten Meer Titans. TALISE ist der Titan-See-In-situ-Sampling-Forscher, der über 100 Kilogramm wiegt und für eine sechsmonatige Mission geeignet ist.
Es gibt noch kein Startdatum, da sich die Macher noch für ein Antriebssystem entscheiden. Nach langem Keulen sind drei Optionen möglich: glatte Räder, Paddel oder Korkenzieher. Leider wurden alle coolsten Optionen bereits für unmöglich gehalten. Seien Sie also nicht zu aufgeregt über die Aussicht auf Panzerprofile, Propeller und Schwebeflugzeuge.
8Mars Hubschrauber
Im Laufe der Jahre wurden unzählige Rover-Konzepte vorgeschlagen. So haben fast genauso viele Antriebssysteme, einschließlich Rollen, Springen, Graben und sogar Schwimmen.
Aber bis jetzt haben wir nicht viele fliegende Rover gesehen. Durch Einfügen einer weiteren Bewegungsebene in die Weltraumerkundungsgleichung kann die tägliche Reichweite eines bodengestützten Rovers um das Dreifache erhöht werden. Aber der Mars-Hubschrauber zwingt seine fahrenden Brüder nicht aus ihren Jobs, da er eher ein Ergänzungsfahrzeug ist. Der "kleine Hubschrauber der NASA, der könnte" ist ultra-tragbar - er ist an seinen Blattspitzen etwa 1,2 Meter (4 ft) groß und wiegt etwas mehr als 1 kg. Die Hauptaufgabe des Häckslers besteht darin, als autonomer Pfadfinder zu agieren, der den Oberflächenrover frühzeitig erforscht.
Es ist ein großes Problem, ein Milliarden-Dollar-Fahrzeug gegen einen Felsen in einer Entfernung von mehr als 50 Millionen Kilometern stecken zu lassen, und die Planung hinter den Kulissen ist für jeden Zentimeter verantwortlich, den der derzeitige Rover gewinnt. Ein fliegendes Aufklärungsfahrzeug konnte jedoch schnell den klarsten Weg für seinen rennenden Rover-Partner herausfinden und seinen menschlichen Handlern viel Ärger ersparen. Von seinem hohen Barsch aus konnte der Hubschrauber Gebiete erkunden, die vom Boden aus nicht zu sehen waren, und seltsam geformte Felsen für einen eventuellen Rover-Pickup entdecken.
Der aufregendste Teil ist, dass die NASA innerhalb von drei Jahren einen voll funktionsfähigen Prototyp haben will. Wenn also alles nach Plan verläuft, könnte der kleine Hubschrauber gerade rechtzeitig bereit sein, um den nächsten Mars-Rover im Jahr 2020 zu begleiten.
7Tiny Europa Sub
Europa ist der astronomische Apfel unseres Auges. Die gefrorene Welt hat einen verlockenden, terrestrischen, salzigen Ozean, der unter einer hartnäckigen, eisigen Hülle verborgen ist. Diese Schale wird an einigen Stellen auf mehr als 15 Kilometer (10 Meilen) geschätzt. Dies wirft ein Problem auf. Und die Lösung der NASA ist eine… Rohrbombe? Überraschenderweise ist die oben abgebildete Sonde ein Full-Service-Tauchboot, nicht größer als zwei durchgehende Sodadosen.
Die DADU-Sonde (Deeper Access, Deeper Understanding) ist unter anderem aufgrund ihrer leichten Konstruktion einzigartig. Fracht in den Weltraum zu bringen, ist lächerlich kostspielig: Zehntausende Dollar pro Kilogramm werden in das Jenseits geworfen. Ein eingespartes Pfund ist also Millionen von Pfennigen.
Seine Größe ist auch ein Segen. Klein und glatt sieht es so aus, als ob es in der Lage sein sollte, dicke Flecken der vereisten Kruste zu umgehen, indem es seinen Weg durch enge Spalten oder Spalten bildet. Es ist jedoch kein Weaseling erforderlich, da der Planer fordert, dass der Lander ein Loch durch das Eis bohrt und seinen kleinen Kumpel ins Unbekannte schiebt.
DADU verfügt auch über eine erstaunlich kleine Reihe wissenschaftlicher Instrumente.Der zur Messung von Temperatur, Leitfähigkeit und Tiefe verwendete Sensor ist kleiner als ein Fingernagel. Das Sonar der DADU ist etwas größer, könnte aber trotzdem problemlos in eine Streichholzschachtel passen.
Um die europäischen Tiefen sicher auszuloten, bleibt das winzige DADU-Tauchboot über ein langes und flexibles Halteband mit einem größeren Fahrzeug an der Oberfläche verbunden. Diese Rettungsleine stellt sicher, dass der Lander DADU kontinuierlich ernähren kann. Der Lithium-Ionen-Akku bleibt auf der Suche nach Europan-Tintenfisch.
6Disco Ball In Space
Seht den verwirrten Weltraumball. Entworfen von Studenten der University of Colorado Boulder, dem Drag and Atmospheric Neutral Density Explorer oder DANDE, war der siegreiche Teilnehmer eines Wettbewerbs für experimentelle Weltraum-Kuriositäten. Diese psychedelische Disco-Kugel wurde geschaffen, um sich in der Thermosphäre (der vorletzten Schicht unserer Atmosphäre) zu bewegen und die Widerstandskräfte in Höhen von 320 bis 480 Kilometer (200 bis 300 Meilen) zu bewerten.
Dichteberechnungen gehen manchmal um bis zu 21 Prozent zurück. Das ist ziemlich unpraktisch, wenn man versucht, Satelliten zu koordinieren, die mit halsbrecherischer Geschwindigkeit über die erdnahe Umlaufbahn fliegen. DANDE entspricht einem kosmischen Angelpunkt und verfolgt räumliche und zeitliche Variablen in Echtzeit und gibt die Informationen nach Bedarf weiter.
Nach sechs Jahren des Bastelns erlebten die 150 CU-Studenten, die an dem Projekt beteiligt waren, ihre Träume am 29. September 2013, als die Falcon-9-Rakete von SpaceX erfolgreich DANDE und einige andere kleine Satelliten in ihre beabsichtigten Umlaufbahnen brachte.
5Bigelow Space Habitats
https://www.youtube.com/watch?v=Rl6gLnZx3VA
Bigelow Aerospace ist ein privat finanziertes (hauptsächlich vom Gründer Robert Bigelow) gegründetes Start-up, das sich auf die Weltraum-Habitate der Zukunft spezialisiert hat. Die blimpartigen Strukturen sind nicht schön, aber im Weltraum ist Aerodynamik lediglich eine Formalität, und Ihr Handwerk kann so hässlich sein, wie Sie es sich wünschen. Was den Bigelow-Kapseln an Ästhetik fehlt, machen sie in nützlichen Metriken wie dem Raum mehr als wett. Und die Fähigkeit, Luft abzulassen.
Der größere Bigelow BA 330, der sich in der Entwicklung befindet, übertrifft die ISS Destiny-Kapsel hinsichtlich des Volumens absolut. Es hat eine Länge von 14 Metern (45 Fuß) im Vergleich zu 8 Meter (28 Fuß) des Destinys, sodass potenzielle Astronauten ein Halbfeld-Pickup-Spiel spielen könnten. Es verfügt über 330 Kubikmeter (12.000 ft) und bietet Astronauten so viel Komfort auf der Erde wie separate Schlafzimmer. Die Geräumigkeit verdankt sie der zentralen Lagerung. Wichtige Werkzeuge befinden sich im Zentrum des Lebensraums und nicht wie bei der ISS entlang der Wände.
Auf der Erde ist es ein winziges Paket. Aber im Weltall puffert es sich wie ein mikrowellengeformter Marshmallow und lässt sich leicht einsetzen. Bigelow plant, zwei dieser Fahrzeuge miteinander zu verbinden und den Raum als gewerbliche Miniatur-Raumstation zu vermieten. Ein seltsames Problem ist, dass der 330 sein könnte auch groß Astronauten im Innern könnten sich zu weit von einer der Wände entfernt aufhalten und nicht in der Lage sein, eine Wand zu schieben, um sich selbst anzutreiben, und lassen sie an Ort und Stelle liegen. Aber die 330 beherbergt sechs Astronauten, daher sollte ein Kumpel immer Hilfe bekommen können.
Oh, und da Bigelow Aerospace ein privates Unternehmen ist, können Sie Ihr Ticket heute für nur 25 Millionen US-Dollar pro Pop kaufen.
4Das 100-jährige Raumschiff
Die Erde ist großartig. Aber um eine fortgeschrittene Zivilisation zu werden, müssen wir unsere irdischen Fesseln ablegen und den Kosmos säen. Es mag unendlich weit entfernt erscheinen, doch einige planen bereits ein hervorragendes interstellares Abenteuer.
Das 100-jährige Raumschiffprogramm (100YSS) wurde bereits von der NASA und der DARPA finanziell unterstützt, wobei letztere eine coole Million herunterwarf, um uns von der Erde zu befreien. Das Projekt wird vom ehemaligen NASA-Astronauten Mae Jemison, der ersten afroamerikanischen Frau im Weltraum, unterstützt. Es wurde auch von mehreren angesehenen Institutionen unterstützt, unter anderem von den außerirdischen Jägern von SETI.
Ziel ist es, interstellare Reisen innerhalb von 100 Jahren möglich zu machen. Diejenigen, die dahinter stehen, behaupten, dies sei nicht mehr abwegig als H. G. Wells 'Vorschlag einer Mondlandung von 1901, und nicht mehr als 70 Jahre danach spielten amerikanische Astronauten Golf auf der Mondoberfläche.
Eine Möglichkeit besteht darin, eine Vielzahl von willigen Entdeckern auf einem riesigen Schiff zu sammeln, das auf die Sterne gerichtet ist. Ein solches Konzept wurde in den 70er Jahren entworfen und als "Daedalus" bezeichnet. Vergleichbar mit einem Nimitz-Flugzeugträger in dieser Größe würde diese kosmische Arche, die mit Fusionen betrieben wird, die Galaxie durchstreifen und auf der Suche nach einem geeigneten Ort für die Errichtung der Erde II sein.
3 SOAR
Der bedeutendste europäische Satellitenhersteller, der französisch-italienische Thales Alenia Space, arbeitet mit Swiss Space Systems zusammen, um eine neue private Option für Höhenflüge anzubieten. Ästhetisch ist die SOAR ebener als ein Raumschiff und muss auf einem riesigen Airbus A300-Jumbo vor dem Abfeuern in den Suborbit huckeln. Ursprünglich als unbemannte Satellitendrohne konzipiert, wird das schlanke Fahrzeug für den Menschen neu eingesetzt.
Leider werden wir nicht so schnell mit dem verdunkelten Flugzeug fahren, da die Schweizer eine wissenschaftliche Belohnung einfahren wollen, bevor sie reiche Weltraumtouristen mitnehmen. Stattdessen bieten die 290 Millionen US-Dollar teuren SOAR eine wunderbar einzigartige Plattform als Mikrogravitationslabor. Tests, die normalerweise für die ISS und die Außenerde der Erde reserviert sind, können jetzt sparsamer durchgeführt werden, wenn die Ebene durch parabolische Dips läuft. Und Satelliten können zu einem Viertel der Kosten in die Umlaufbahn gebracht werden (obwohl das Flugzeug selbst diese seltenen Luft niemals erreicht).
Dank der geflügelten Anatomie von SOAR kann er nach einem Flug wie ein Flugzeug zur Erde zurück gleiten und erhält so eine Wiederverwendbarkeit, die von den meisten anderen Weltraumfahrzeugen verlangt wird. Wenn Sie das traditionelle Raketenformat übertreffen, werden auch die Missionskosten erheblich gesenkt, da das winzige Flugzeug nicht mit riesigen Treibstoffladungen betrieben wird.
2Nautilus-X
Der Nautilus X der NASA sieht aus, als wäre er aus zufälligen Geschirrteilen zusammengestellt, die aus der Spüle gezogen wurden. Das Patchwork-Shuttle kann jedoch eine sechsköpfige Crew für Missionen von bis zu zwei Jahren bequem beherbergen. Das von DUPLO inspirierte Nautilus verfügt über austauschbare Module, die ausgetauscht werden können, um die Anforderungen einer Vielzahl von Aufgaben zu erfüllen.
Und auch wenn der nicht atmosphärische Universal-Transport, der für langwierige Erkundung der Vereinigten Staaten (Nautilus-X) vorgesehen ist, so unhandlich klingt, wie er aussieht, ist er eine äußerst vielseitige und mobile Raumstation, die Crews im gesamten Sonnensystem befördern kann. Leider kann es nicht auf Planetenoberflächen landen, und Astronauten müssen hin und her bewertet werden, wenn sie im Mondstaub herumspritzen wollen.
Nautilus ist vielleicht nicht das schönste Raumschiff, aber es ist billig. Mit 3,7 Milliarden US-Dollar entspricht dies ungefähr den kombinierten Kosten des kleinen Curiosity-Rovers und der Rosetta-Sonde. Das ist ein relativer Schnaps, denn Nautilus könnte als Nachfolger der 150-Milliarden-Dollar-Internationalen Raumstation dienen.
Sein bestimmendes Merkmal ist der Donut um die Taille. Der Fliehkraftring dreht sich, um künstliche Schwerkraft zu erzeugen. Obwohl nicht so stark wie die der Erde, werden Astronauten auf dem Boden festgehalten. Die Zentrifugalkraft schützt die Weltraumfahrer auch vor verschiedenen physiologischen Problemen, die durch die Schwerelosigkeit hervorgerufen werden.
1Venus Cloud City
Unser Schwesterplanet Venus war nicht immer eine gegossene Höllenkugel. Das Leben könnte dort vor Milliarden von Jahren blühen. Und es könnte noch einmal geschehen, wenn das Konzept der „Cloud City“ der NASA zum Tragen kommt. Und da Venus uns näher ist als der Mars, bietet uns eine Reise dorthin die Möglichkeit, unsere kosmischen Trainingsräder abzulegen, bevor wir auf den roten Planeten schubsen.
Die Luftgemeinschaften der NASA werden 50 Kilometer über der venutischen Oberfläche schweben. In diesen Höhenlagen nähern sich die Bedingungen rasch denen auf der Erde. Laut Mission-Planern ist es für Sie schwierig, irgendwo anders im Sonnensystem einen besseren Ersatz zu finden.
Hier drückt der Druck nicht mehr, und die Temperaturen sind fast irdisch. Es ist ungefähr 75 Grad Celsius (167 ° F), was weit weg von der 425 (800 ° F) der Venusoberfläche ist. Außerdem werden venutianische Kolonisten vor tödlicher Sonnenstrahlung geschützt.
Leichter als Luft könnten blimpartige Flugzeuge während einer 30-tägigen Mission leicht in der Luft bleiben, und eine Rundreise dauert ein Jahr. Der gesamte Plan wird jedoch durch die Unfähigkeit des Raumschiffs, jemals zu landen, kompliziert. Der Boden ist heiße Lava, und das Fahrzeug muss weit über der Oberfläche bleiben, da sonst die empfindlichen Instrumente zerstört werden könnten.
Das ist schwierig, wenn Ihr Schiff mit 7.250 Kilometern pro Stunde zoomt. Aber nachdem sich die Fallschirme (hoffentlich) aufgestellt haben, wird es reibungslos segeln. Roboterarme entfalten das gefaltete Luftschiff und pumpen es mit Helium auf. Auf diese Weise können wir einen Planeten besiedeln, ohne näher an den Boden zu gelangen.